看天上那朵白白胖胖的云,看著跟棉花糖似的,軟乎乎、輕飄飄,其實它重得嚇人,一朵白云甚至能達到500噸重!相當于一百頭成年非洲象摞一塊兒的分量。這么沉的東西,咋就不往下掉呢?難不成地心引力對它“開綠燈”了?
云不是不落,而是它根本“落不下去”。這話聽著像繞口令,其實道理簡單得很。云是什么?是無數(shù)微小的水滴或冰晶聚在一起形成的集合體。
這些小水滴有多?。恐睆酵ǔT?.01到0.02毫米之間,比頭發(fā)絲還細好幾倍。
它們太輕了,輕到空氣的浮力就能托住它們。你可以想象一下,就像灰塵在陽光里飄著不落地一樣,只不過云里的水滴更小、數(shù)量更多,聚成了團,遠遠看著就成了“一朵云”。
而空氣呢,雖然咱們平時感覺不到它的存在,但它其實是種實實在在的流體,是有阻力、能托東西的。
當這些微小水滴下落時,空氣的阻力很快就和它們的重力達到平衡,于是它們就不再加速,而是以極慢的速度勻速往下“挪”。
這個速度叫“終端速度”,對于云滴來說,每秒也就幾厘米,甚至更慢。換句話說,一個云滴從一千米高空落到地面,可能得花上好幾個小時,而且還沒等它落下來,早就蒸發(fā)沒了。
那你說,既然單個水滴都這么慢,整個云加起來500噸,咋還不塌?關鍵就在于“分散”二字。這500噸不是一坨實心的水泥塊,而是被拆成了萬億億個極小的水滴,均勻撒在幾立方千米的空中。
平均下來,每立方米空氣里也就幾克水,比濕毛巾擰出的水汽還稀。這么低的密度,空氣托著它輕輕松松。
打個比方,你拎一桶水覺得沉,可要是把這桶水分成一粒粒水霧噴到屋里,誰會覺得房間變重了?
云也是這個理兒,再加上大氣里總有上升氣流,就像無形的電梯,不斷把云往高處推。只要空氣夠濕、溫度夠低,水汽就會持續(xù)凝結成新水滴,補上那些慢慢蒸發(fā)掉的,云就這么一直“活”著,漂著,哪兒也不去。
再往深了說,云的形成和維持,其實是水循環(huán)里的一環(huán),太陽曬熱地表,水面蒸發(fā),水汽升到高空遇冷,凝成小水滴。
這過程需要“凝結核”,比如塵埃、鹽粒這類微小顆粒,水汽才能附著其上變成液滴。沒有它們,光有水汽也成不了云。
所以你看,云能飄著,靠的是一整套自然機制在配合:微小的粒子、合適的溫濕度、持續(xù)的上升氣流,還有空氣本身的浮力和阻力。這些條件缺一不可。
一旦環(huán)境變了,比如空氣變干、氣溫升高,或者上升氣流停了,云里的水滴就開始合并變大。大到空氣托不住時,就會往下掉,這時候就成了雨。
所以說云不是永遠不落,它是“準備好了才落”。我們常見的積雨云,底部發(fā)黑、垂得低,那就是水滴已經(jīng)長大到快扛不住了,馬上就要下雨的征兆。
還有人問,那500噸的重量,難道不會讓空氣“塌”嗎?其實大氣本身就有巨大的承載能力。整個地球表面都被一層厚厚的空氣壓著,平均氣壓是1013百帕,相當于每平方米承受著超過10噸的重量。
相比之下,一片云增加的那點質量,對大氣系統(tǒng)來說不過是“毛毛雨”。而且云的存在還會反作用于氣候系統(tǒng),比如反射陽光、參與熱量交換,這些都是全球能量平衡的一部分。
科學家通過氣象衛(wèi)星和雷達長期觀測,已經(jīng)精確掌握了云的含水量、移動規(guī)律和生命周期。像美國國家海洋和大氣管理局和歐洲中期天氣預報中心的數(shù)據(jù)都顯示,云的動態(tài)變化完全符合流體力學和熱力學原理,沒有任何“反重力”的神秘現(xiàn)象。
云能飄在天上,不是因為它“輕”,而是因為它的結構太特殊,分布太分散,再加上大氣運動的巧妙支撐。它不像石頭那樣實心實意地墜落,而是以一種極其緩慢、幾乎看不見的方式參與著地球的水循環(huán)。
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